内循环冷却式屏蔽泵在叶轮进口存在淹没射流(简称内射流)现象,会造成泵汽蚀性能下降,影响泵的正常稳定运行。本文以离心泵内射流为研究对象,综合采用数值计算和试验手段,对泵内射流的流动结构及非定常压力脉动特性进行探究,预测内射流存在时离心泵的汽蚀性能,揭示泵内空泡形态和分布规律;将研究方法与成果应用于提高屏蔽泵汽蚀性能研究,最终对改进后的屏蔽泵进行试验验证。论文主要工作及取得的成果如下:1.对具有内射流结构的离心泵过流通道进行了三维建模及网格划分,预测了内射流存在时泵的外特性能。相比于无内射流离心泵,有内射流时泵扬程降低,轴功率增加,效率降低。内射流轴向平均速度和流量随泵流量的增大而减小。内射流孔径适当增大,可达到较好的轴向力平衡效果。2.基于定常数值计算,探究了离心泵内射流基本流场特征。根据轴向速度分布可将泵进口段流场划分为四个区域:内射流核心区、内射流边界层区、受影响主流区和未受影响主流区。内射流存在时叶轮进口背面静压值降低,在轴线附近出现局部低压区。进口段不同截线上涡量呈现“双峰”分布,沿内射流发展方向涡量呈总体衰减趋势。内射流对进口段湍流强度的影响与内射流孔径有关,孔径越大影响越强。3.进口段压力脉动呈现周期变化特性,不同监测点压力脉动差异明显。进口段压力脉动信号存在三种主要激励频率,包括叶频、受轴孔影响产生的频率和内射流周期变化而出现的低频。该内射流周期变化频率受内射流轴向速度场影响,与工况和内射流孔径相关。4.分析了不同内射流孔径对叶轮流道内空化的影响,揭示了内射流自身发生空化的现象,比较了不同工况时内射流空化流动的差异。内射流使得泵叶轮流道中空化提前出现。内射流孔径越大,对流道中空化发展影响越强。内射流的速度较大,形成局部低压区,内射流自身更易发生空化。小流量下内射流空化相比于大流量时更早出现,在NPSH_a降低时轴线附近出现螺旋状涡带结构,最终转变为更剧烈的空泡团结构;大流量时内射流空化发展缓慢,仅发展至涡带结构。5.对内循环冷却式屏蔽泵空化特性进行研究,并提出一种新型有导流器的改进屏蔽泵模型。对于未改进屏蔽泵,不同工况进口段内射流在NPSH_a降低时均会出现螺旋状的涡带结构,小流量涡带结构则最终会发展为环形空泡团结构,大流量仅发展至涡带结构。导流器的存在使叶轮流道内空泡发展得到延缓,在内射流孔口处静压升高仅出现较小空泡,因而汽蚀性能优于未改进屏蔽泵。进一步对改进屏蔽泵进行试验验证,在泵的扬程满足要求的前提下,泵的临界汽蚀余量降低为未改进屏蔽泵的16.7%,泵汽蚀性能显著提高。